JPH02150060A - 薄膜トランジスタ - Google Patents
薄膜トランジスタInfo
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- JPH02150060A JPH02150060A JP30370888A JP30370888A JPH02150060A JP H02150060 A JPH02150060 A JP H02150060A JP 30370888 A JP30370888 A JP 30370888A JP 30370888 A JP30370888 A JP 30370888A JP H02150060 A JPH02150060 A JP H02150060A
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- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 80
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Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、液晶表示板の駆動回路等に用いられている薄
膜トランジスタ、特にその表面保護絶縁膜に関するもの
である。
膜トランジスタ、特にその表面保護絶縁膜に関するもの
である。
第1図は薄膜トランジスタの断面構造を示す図である。
第1図において、1はガラス等の絶縁基板、2はゲート
電極、3はゲート絶縁膜、4はa−3i活性層、5は表
面保護絶縁膜、6はソース電極、7はドレイン電極であ
る。 すなわち、ガラス等の絶縁基板1上にcr等によりゲー
ト電極2が形成されている。その上に順にシリコン窒化
膜よりなるゲート絶縁膜3、アモルファスシリコン(a
−5i)活性層4、シリコン窒化膜よりなる表面保護絶
縁膜5、ソース電極6、およびドレイン電極7が形成さ
れている。 このような薄膜トランジスタにおいては、ゲート電極2
にゲート電圧が印加されると、a−5i活性層4の内部
でゲート絶縁膜3との界面に沿って電荷が誘起される。 この誘起された電荷は、ソース電極6とドレイン電極7
との間に印加されたドレイン電圧により、a−5i活性
層4とゲート絶縁膜3との界面を移動する。このように
して、ゲート電圧とドレイン電圧とにより制御されたド
レイン電流が流れる。 そして、表面保護絶縁膜5はa−3i活性層4が大気に
触れて劣化するのを防ぐと共に、a−Si活性層4をエ
ツチング除去してパターンを形成する際に、チャネル領
域のa−3i活性層4をエツチングから守るマスクの働
きもする。 このような薄膜トランジスタにあっては、動作時間の経
過とともに、しきい値電圧(■い)が変化してしまう(
徐々に増大)という現象があり、そのために動作の信顧
性が低下してしまうという欠点があることは、良く知ら
れている。 動作中にしきい値電圧が低下してくると、例えば薄膜ト
ランジスタを液晶デイスプレィに使用している場合など
には画質の悪化を来たしたりする。 そこで、前記欠点を克服すべく種々の提案がなされてい
る0例えば、特開昭63−42176号公報に示される
ように、ゲート絶縁膜の膜質に着目したものがある。 これはゲート絶縁膜のシリコン窒化膜を形成する際、そ
の形成材料ガスの混合割合を適当な値に調整することに
より、ゲート絶縁膜中のシリコン原子Siと窒素原子N
との比を調整し、しきい値電圧■いの変化が小さくなる
ようにするものである。 なお、ゲート絶縁膜の製造方法に関する他の文献として
は、特開昭62−291064号公報等がある。
電極、3はゲート絶縁膜、4はa−3i活性層、5は表
面保護絶縁膜、6はソース電極、7はドレイン電極であ
る。 すなわち、ガラス等の絶縁基板1上にcr等によりゲー
ト電極2が形成されている。その上に順にシリコン窒化
膜よりなるゲート絶縁膜3、アモルファスシリコン(a
−5i)活性層4、シリコン窒化膜よりなる表面保護絶
縁膜5、ソース電極6、およびドレイン電極7が形成さ
れている。 このような薄膜トランジスタにおいては、ゲート電極2
にゲート電圧が印加されると、a−5i活性層4の内部
でゲート絶縁膜3との界面に沿って電荷が誘起される。 この誘起された電荷は、ソース電極6とドレイン電極7
との間に印加されたドレイン電圧により、a−5i活性
層4とゲート絶縁膜3との界面を移動する。このように
して、ゲート電圧とドレイン電圧とにより制御されたド
レイン電流が流れる。 そして、表面保護絶縁膜5はa−3i活性層4が大気に
触れて劣化するのを防ぐと共に、a−Si活性層4をエ
ツチング除去してパターンを形成する際に、チャネル領
域のa−3i活性層4をエツチングから守るマスクの働
きもする。 このような薄膜トランジスタにあっては、動作時間の経
過とともに、しきい値電圧(■い)が変化してしまう(
徐々に増大)という現象があり、そのために動作の信顧
性が低下してしまうという欠点があることは、良く知ら
れている。 動作中にしきい値電圧が低下してくると、例えば薄膜ト
ランジスタを液晶デイスプレィに使用している場合など
には画質の悪化を来たしたりする。 そこで、前記欠点を克服すべく種々の提案がなされてい
る0例えば、特開昭63−42176号公報に示される
ように、ゲート絶縁膜の膜質に着目したものがある。 これはゲート絶縁膜のシリコン窒化膜を形成する際、そ
の形成材料ガスの混合割合を適当な値に調整することに
より、ゲート絶縁膜中のシリコン原子Siと窒素原子N
との比を調整し、しきい値電圧■いの変化が小さくなる
ようにするものである。 なお、ゲート絶縁膜の製造方法に関する他の文献として
は、特開昭62−291064号公報等がある。
しかしながら、前記した従来の技術は、ゲート絶縁膜の
膜質のみの改善によって、しきい値電圧■いの変化を減
少させようとするものであるが、それだけでは必ずしも
充分なものとは言えなかった。 本発明は、そのような問題点を解決することを課題とす
るものである。
膜質のみの改善によって、しきい値電圧■いの変化を減
少させようとするものであるが、それだけでは必ずしも
充分なものとは言えなかった。 本発明は、そのような問題点を解決することを課題とす
るものである。
前記課題を解決するため、本発明では、表面保護絶縁膜
の膜質および膜厚も、しきい値電圧VLhの変化に影響
を及ぼしていることを発見し、次のような手段を講じた
。 即ち、絶縁基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、アモ
ルファスシリコンからなる活性層、ソース電極、ドレイ
ン電極、およびシリコン窒化膜からなる表面保護絶縁膜
が順に形成された薄膜トランジスタにおいて、該表面保
護絶縁膜中の窒素原子とシリコン原子との比N/Stを
1.0以上とすることとした。 また、前記表面保護絶縁膜の膜厚に関しては、その厚さ
を1100n以上とすることとした。
の膜質および膜厚も、しきい値電圧VLhの変化に影響
を及ぼしていることを発見し、次のような手段を講じた
。 即ち、絶縁基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、アモ
ルファスシリコンからなる活性層、ソース電極、ドレイ
ン電極、およびシリコン窒化膜からなる表面保護絶縁膜
が順に形成された薄膜トランジスタにおいて、該表面保
護絶縁膜中の窒素原子とシリコン原子との比N/Stを
1.0以上とすることとした。 また、前記表面保護絶縁膜の膜厚に関しては、その厚さ
を1100n以上とすることとした。
表面保護絶縁膜中の窒素原子とシリコン原子との比(N
/Si比)を1. 0以上、あるいはまた膜厚をIQO
nm以上にすると、しきい値電圧vthの経時的変化は
極めて小さくなる。 そのため、動作の信鎖性の高い薄膜トランジスタを得る
ことができる。
/Si比)を1. 0以上、あるいはまた膜厚をIQO
nm以上にすると、しきい値電圧vthの経時的変化は
極めて小さくなる。 そのため、動作の信鎖性の高い薄膜トランジスタを得る
ことができる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。 本発明にかかわる薄膜トランジスタの断面構造も第1図
と同様である。 前述したように、従来は、しきい値電圧VLhの経時的
変化の改善のため、ゲート絶縁膜3の膜質には注目し、
種々の提案がなされていたが、表面保護絶縁膜5につい
てはなんら考慮されていなかった。 しかし、本発明者は、表面保護絶縁膜5の膜質および膜
厚も、しきい値電圧VLhの経時的変化に関係している
という事実を見出した。本発明は、この事実に基づき、
シリコン窒化膜より成る表面保護絶縁膜5中のN/Si
比を調節することにより、或いはまた表面保護絶縁膜5
の膜厚を調節することにより、しきい値電圧Vthの経
時的変化を小さくしたものである。 以下、表面保護絶縁膜5の膜質および膜厚にわけて、説
明する。 (1)表面保護絶縁膜5の膜質としきい値電圧の経時的
変化量Δ■いとの関係について 本発明における表面保護絶縁膜5は、平行平板型プラグ
7 CV D (Chemical Vapor De
position)装置を用い、その原料ガスとしてシ
ラン(SiH4)およびアンモニア(NHt)を用いて
形成される。 成膜条件として、N Hy / S + H−ガス流量
比、絶縁基板温度、ガス圧力、または放電パワー等があ
るが、これらを適宜選ぶことにより膜中のN/Si比を
変えることが可能である。 ここでは、NH,/S+H4ガス流量比を変化させ、他
の条件は一定(例、絶縁基板温度−250°C,ガス圧
力=0. 2Torr、放電パワー=100W)にし、
また表面保護絶縁膜5の膜厚は1100nとして、種々
の膜!(つまり種々のN/Si比)の表面保護絶縁膜を
成膜した場合について説明する。 第2図は、NH,/SiH,ガス流量比と、しきい値電
圧の経時的変化量ΔVいとの関係を示すグラフである。 横軸は、上記成膜時におけるNH、/SiH,ガス流量
比を示し、縦軸は薄膜トランジスタを温度40度の実動
作条件下で、300時間動作させた後の、しきい値電圧
■いの経時的変化!(ΔVth)を示す。Δ■いの単位
は■(ボルト)である。 このグラフは、[+−1ff、/5it(4ガス流量比
をいくらにして表面保護絶縁膜を形成すれば、その薄膜
トランジスタのΔVいはいくらになるかということを示
している。実験により得られた第2”回のグラフからは
、NHx/SiH4の比が5以下になるとΔ■いが急激
に大きくなり、5以上になると小となり安定することが
読み取れる。 これよりNH,/S i H,のガス流量比を変化させ
て成膜した場合、前記の比を5以上にすることによって
しきい値電圧■いの経時的変化を小にすることができる
。 このような条件下で成膜された表面保護絶縁膜における
N/Si比を分析した結果、第3図のような関係がある
ことが判明した。 第3図は、N Hs / S iHaガス流量比と表面
保護絶縁膜中のN、l!:Siの原子数比の関係を示す
グラフである。これによれば、NH,/SiH4比が5
以上で成膜した時は、その膜中におけるN/Si比は1
以上となっている。 第2図および第3図の関係を併せ考えれば、表面保護絶
縁膜のN/Si比を1以上にすることによって、薄膜ト
ランジスタのΔVいを低く押えることができることが分
る。 従って、NH3/SiH4ガス流量比、絶縁基板温度、
ガス圧力、放電パワー等の成膜条件を適宜調節して、表
面保護絶縁膜中のN/Si比を1゜0以上にすることに
より、しきい値電圧■いの経時的変化の小さな薄膜トラ
ンジスタを得ることが可能である。 (2)表面保護絶縁膜5の膜厚としきい値電圧の経時的
変化量Δ■、との関係について 第4図は、表面保護絶縁膜5の膜厚としきい値電圧Vい
の経時的変化量ΔVいとの関係を示すグラフである。横
軸は表面保護絶縁膜5の膜厚を示し、縦軸はしきい値電
圧■いの経時的変化量Δ■lを示す。 表面保護絶縁膜5の膜厚以外の成膜条件は、次の一定値
に保ったまま、種々の膜厚のものをつくった。絶縁基板
温度−250’C,ガス圧力−0.270rr+放電パ
ワー−100W、 NH,/S i H4比−5゜ そして、各膜厚のものについて温度40度の実動作条件
下で、300時間動作させた後の、しきい値電圧■いの
経時的変化量(Δ■い)を測定した。Δ■いの単位はV
(ボルト)である。 従って、このグラフは、表面保護絶縁膜5の膜厚をどの
位の厚さにすれば、その薄膜トランジスタのΔVいはい
くらになるかということを示している。 第4図によれば、略1100n以上の厚さにすると、し
きい値電圧の経時的変化量Δ■いが小になることを示し
ている。
。 本発明にかかわる薄膜トランジスタの断面構造も第1図
と同様である。 前述したように、従来は、しきい値電圧VLhの経時的
変化の改善のため、ゲート絶縁膜3の膜質には注目し、
種々の提案がなされていたが、表面保護絶縁膜5につい
てはなんら考慮されていなかった。 しかし、本発明者は、表面保護絶縁膜5の膜質および膜
厚も、しきい値電圧VLhの経時的変化に関係している
という事実を見出した。本発明は、この事実に基づき、
シリコン窒化膜より成る表面保護絶縁膜5中のN/Si
比を調節することにより、或いはまた表面保護絶縁膜5
の膜厚を調節することにより、しきい値電圧Vthの経
時的変化を小さくしたものである。 以下、表面保護絶縁膜5の膜質および膜厚にわけて、説
明する。 (1)表面保護絶縁膜5の膜質としきい値電圧の経時的
変化量Δ■いとの関係について 本発明における表面保護絶縁膜5は、平行平板型プラグ
7 CV D (Chemical Vapor De
position)装置を用い、その原料ガスとしてシ
ラン(SiH4)およびアンモニア(NHt)を用いて
形成される。 成膜条件として、N Hy / S + H−ガス流量
比、絶縁基板温度、ガス圧力、または放電パワー等があ
るが、これらを適宜選ぶことにより膜中のN/Si比を
変えることが可能である。 ここでは、NH,/S+H4ガス流量比を変化させ、他
の条件は一定(例、絶縁基板温度−250°C,ガス圧
力=0. 2Torr、放電パワー=100W)にし、
また表面保護絶縁膜5の膜厚は1100nとして、種々
の膜!(つまり種々のN/Si比)の表面保護絶縁膜を
成膜した場合について説明する。 第2図は、NH,/SiH,ガス流量比と、しきい値電
圧の経時的変化量ΔVいとの関係を示すグラフである。 横軸は、上記成膜時におけるNH、/SiH,ガス流量
比を示し、縦軸は薄膜トランジスタを温度40度の実動
作条件下で、300時間動作させた後の、しきい値電圧
■いの経時的変化!(ΔVth)を示す。Δ■いの単位
は■(ボルト)である。 このグラフは、[+−1ff、/5it(4ガス流量比
をいくらにして表面保護絶縁膜を形成すれば、その薄膜
トランジスタのΔVいはいくらになるかということを示
している。実験により得られた第2”回のグラフからは
、NHx/SiH4の比が5以下になるとΔ■いが急激
に大きくなり、5以上になると小となり安定することが
読み取れる。 これよりNH,/S i H,のガス流量比を変化させ
て成膜した場合、前記の比を5以上にすることによって
しきい値電圧■いの経時的変化を小にすることができる
。 このような条件下で成膜された表面保護絶縁膜における
N/Si比を分析した結果、第3図のような関係がある
ことが判明した。 第3図は、N Hs / S iHaガス流量比と表面
保護絶縁膜中のN、l!:Siの原子数比の関係を示す
グラフである。これによれば、NH,/SiH4比が5
以上で成膜した時は、その膜中におけるN/Si比は1
以上となっている。 第2図および第3図の関係を併せ考えれば、表面保護絶
縁膜のN/Si比を1以上にすることによって、薄膜ト
ランジスタのΔVいを低く押えることができることが分
る。 従って、NH3/SiH4ガス流量比、絶縁基板温度、
ガス圧力、放電パワー等の成膜条件を適宜調節して、表
面保護絶縁膜中のN/Si比を1゜0以上にすることに
より、しきい値電圧■いの経時的変化の小さな薄膜トラ
ンジスタを得ることが可能である。 (2)表面保護絶縁膜5の膜厚としきい値電圧の経時的
変化量Δ■、との関係について 第4図は、表面保護絶縁膜5の膜厚としきい値電圧Vい
の経時的変化量ΔVいとの関係を示すグラフである。横
軸は表面保護絶縁膜5の膜厚を示し、縦軸はしきい値電
圧■いの経時的変化量Δ■lを示す。 表面保護絶縁膜5の膜厚以外の成膜条件は、次の一定値
に保ったまま、種々の膜厚のものをつくった。絶縁基板
温度−250’C,ガス圧力−0.270rr+放電パ
ワー−100W、 NH,/S i H4比−5゜ そして、各膜厚のものについて温度40度の実動作条件
下で、300時間動作させた後の、しきい値電圧■いの
経時的変化量(Δ■い)を測定した。Δ■いの単位はV
(ボルト)である。 従って、このグラフは、表面保護絶縁膜5の膜厚をどの
位の厚さにすれば、その薄膜トランジスタのΔVいはい
くらになるかということを示している。 第4図によれば、略1100n以上の厚さにすると、し
きい値電圧の経時的変化量Δ■いが小になることを示し
ている。
以上述べた如く本発明によれば、表面保護絶縁膜の膜質
または膜厚を調節することによって、しきい値電圧■い
の経時的変化量を小さくすることが出来、動作信頬性の
高い薄膜トランジスタを得ることができるようになった
。 その結果、液晶デイスプレィ等に使用した場合、画質が
長時間にわたって良好に維持される。 ずグラフ 第4図・・・表面保護絶縁膜の膜厚としきい値電圧の経
時的変化量ΔVthとの関係を示すグラフ 図において、1は絶縁基板、2はゲート電極、3はゲー
ト絶縁膜、4はa−3i活性層、5は表面保護絶縁膜、
6はソース電極、7はドレイン電極である。 特許出願人 富士ゼロックス株式会社代理人弁理士
本 庄 富 雄
または膜厚を調節することによって、しきい値電圧■い
の経時的変化量を小さくすることが出来、動作信頬性の
高い薄膜トランジスタを得ることができるようになった
。 その結果、液晶デイスプレィ等に使用した場合、画質が
長時間にわたって良好に維持される。 ずグラフ 第4図・・・表面保護絶縁膜の膜厚としきい値電圧の経
時的変化量ΔVthとの関係を示すグラフ 図において、1は絶縁基板、2はゲート電極、3はゲー
ト絶縁膜、4はa−3i活性層、5は表面保護絶縁膜、
6はソース電極、7はドレイン電極である。 特許出願人 富士ゼロックス株式会社代理人弁理士
本 庄 富 雄
第1図・・・薄膜トランジスタの断面構造図第2図・・
・NHs/5iHnガス流量比としきい値電圧の経時的
変化量ΔVいとの関係を示すグラフ 第3図・・・NHs/SiH4ガス流量比と表面保護絶
縁膜中のN/Si原子数比の関係を示素面保護絶縁膜 へ 一一◆NH&/SIH,比 50 Zoo 150 200
250−m−〉 膜 厚 (ユm) 石 図 NH35IH4比
・NHs/5iHnガス流量比としきい値電圧の経時的
変化量ΔVいとの関係を示すグラフ 第3図・・・NHs/SiH4ガス流量比と表面保護絶
縁膜中のN/Si原子数比の関係を示素面保護絶縁膜 へ 一一◆NH&/SIH,比 50 Zoo 150 200
250−m−〉 膜 厚 (ユm) 石 図 NH35IH4比
Claims (2)
- (1)絶縁基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、アモ
ルファスシリコンからなる活性層、ソース電極、ドレイ
ン電極、および窒化シリコンからなる表面保護絶縁膜が
順に形成された薄膜トランジスタにおいて、該表面保護
絶縁膜中の窒素原子とシリコン原子との比N/Siを1
.0以上としたことを特徴とする薄膜トランジスタ。 - (2)絶縁基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、アモ
ルファスシリコンからなる活性層、ソース電極、ドレイ
ン電極、および窒化シリコンからなる表面保護絶縁膜が
順に形成された薄膜トランジスタにおいて、該表面保護
絶縁膜の膜厚を100nm以上としたことを特徴とする
薄膜トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63303708A JP2743415B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 薄膜トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63303708A JP2743415B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 薄膜トランジスタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02150060A true JPH02150060A (ja) | 1990-06-08 |
JP2743415B2 JP2743415B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=17924293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63303708A Expired - Lifetime JP2743415B2 (ja) | 1988-11-30 | 1988-11-30 | 薄膜トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2743415B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08330591A (ja) * | 1995-05-30 | 1996-12-13 | Nec Corp | 薄膜トランジスタ |
JP2007311542A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62226668A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-05 | Sharp Corp | 薄膜トランジスタ |
JPH0227771A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 薄膜半導体素子 |
-
1988
- 1988-11-30 JP JP63303708A patent/JP2743415B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS62226668A (ja) * | 1986-03-27 | 1987-10-05 | Sharp Corp | 薄膜トランジスタ |
JPH0227771A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-30 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 薄膜半導体素子 |
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JPH08330591A (ja) * | 1995-05-30 | 1996-12-13 | Nec Corp | 薄膜トランジスタ |
JP2007311542A (ja) * | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
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JP2743415B2 (ja) | 1998-04-22 |
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